Протоколы маршрутизации

Протокол IS-IS

Протокол маршрутизации OSI под названием "протокол обмена данными между промежуточными системами IS-IS " (Intermediate System – to – Intermediate System) использует тот же принцип маршрутизации по состоянию каналов, что и рассмотренный выше протокол OSPF. Но если OSPF является разработкой IETF, то протокол IS-IS был создан ISO (International Standard Organization).

Как раз в терминологии ISO маршрутизаторы называются "промежуточными системами" (Intermediate System, IS), а хосты – "конечными системами" (End System, ES). Существует также протокол ES-IS, с помощью которого маршрутизаторы узнают о подключенных к ним хостах, а хосты – о маршрутизаторах.

Оказалось, что протокол IS-IS очень хорошо работает в весьма больших сетях, содержащих более 500 маршрутизаторов.

Подобно OSPF, протокол IS-IS разделяет сеть на области, чтобы не распространять информацию о маршрутах среди всех маршрутизаторов сети, обеспечивая разумные размеры их таблиц маршрутизации, а тем самым – быструю сходимость поиска маршрута.

В технологии MPLS протокол IS-IS применяется почти таким же образом, как и рассмотренный протокол OSPF. Оба они относятся к классу протоколов IGP и служат для создания и поддержки топологической карты, используемой протоколом LDP.

Протоколы динамической маршрутизации задействованы в LSR с целью идентифицировать соседние LSR одного сетевого домена и периодически обновлять информацию о топологии сети при помощи рассмотренных извещений о состоянии каналов. Это является и главным преимуществом такой маршрутизации, т.к. для передачи данных между двумя конечными пунктами используется кратчайший на данный момент маршрут.

Названное преимущество протокола IS-IS — в то же время и его существенный недостаток. Этот недостаток связан с так называемой лавинной рассылкой пакетов (flooding), вызываемой внезапным изменением состояния каналов (либо канал неожиданно стал недоступен, либо, наоборот, возобновил свою работу после перерыва). Flooding характеризуется обменом между маршрутизаторами огромным количеством служебных пакетов, т.к. каждый маршрутизатор, соседний с данным, приняв очередное извещение об изменении состояния каналов и обновив свои таблицы маршрутизации, пересылает его дальше.

В IS-IS присутствуют аналогичные OSPF механизмы обнаружения соседей с помощью пакетов HELLO, синхронизации баз данных и оповещения об изменении состояния связи путем рассылки пакетов (flooding). Аналогами OSPF -пакетов LSU (Link State Update) в IS-IS являются пакеты LSP (Link State Packet, не путать с LSP–коммутируемым по меткам тракт).

Метрики IS-IS

Основная метрика, используемая в IS-IS, – это некоторое число, не превышающее 1024 для маршрута и 64 – для канала. Смысл и числовые значения этой метрики для каждого канала и маршрута определяет системный администратор. Метрика маршрута вычисляется как сумма метрик составляющих его каналов.

Кроме того, можно задать три дополнительные метрики: "задержка" (delay), отражающая длительность задержки в канале, "стоимость передачи по каналу" (expense), отражающая коммуникационные затраты, и "ошибки" (error), отражающая коэффициент ошибок в канале.

Маршрутизация IS-IS

Принципы маршрутизации IS-IS очень похожи на используемые в протоколе OSPF. Для синхронизации баз данных маршрутизации IS-IS использует пакеты CSNP (Complete Sequence Number Packet) и PSNP (Partial Sequence Number Packet), по своему назначению примерно аналогичные пакетам DD (Database Description) и LSR (Link State Request) протокола OSPF. Протокол IS-IS поддерживает и двухуровневую иерархическую систему сетей (периферийные области и магистральная область 0), но принцип организации этой системы отличается от принципа ее организации в OSPF.

BGP

Использование протокола BGP в MPLS

Третий из используемых технологией MPLS протоколов маршрутизации ( OSPF, IS-IS, BGP-4 ) называется Border Gateway Protocol ( BGP ). Его первая версия BGP -1 появилась в 1989 году, а повсеместное внедрение BGP -4 началось с 1993 года.

Рассмотрим только основные функции этой последней версии протокола и те, которые непосредственно используются в технологии MPLS.

В частности, это относится к многопротокольному расширению протокола BGP -4, мало освещенному в существующей литературе, но нашедшему применение при построении MPLS -VPN.

Напомним описанное в лекции 9 разделение функций технологии MPLS на два компонента – управление и пересылка пакетов, – изображенное на рис. 9.1 в виде двух плоскостей. Управляющий компонент использует протоколы маршрутизации OSPF, IS-IS и BGP -4 для обмена маршрутной информацией между маршрутизаторами. На основе этой информации в каждом маршрутизаторе формируется и модифицируется сначала таблица маршрутизации, а затем, с учетом информации о смежных системах в каждом интерфейсе, – таблица пересылки пакетов. Когда система получает пакет, пересылающий компонент анализирует информацию, содержащуюся в его заголовке, ищет соответствующую запись в таблице пересылки и направляет этот пакет в выходной интерфейс.

Но если рассмотренные выше протоколы OSPF и IS-IS выполняют эту задачу в пределах одной автономной системы AS, которая представляет собой, по сути, самодостаточную независимую сеть, не имеющую полученных каким-либо логическим путем сведений о других сетях в составе всей сети MPLS, то роль протокола BGP -4 гораздо шире.

Его основное назначение как раз и состоит в том, чтобы передавать от одного BGP -маршрутизатора другим BGP -маршрутизаторам информацию о наличии других автономных сетей и об их структуре, формируя тем самым иерархическую схему маршрутизации, связывающую разные узлы и автономные сети в единую MPLS /IP-сеть и позволяющую свободно устанавливать связь между собой системам, неизвестным друг другу.

Необходимость декомпозиции глобальной MPLS /IP-сети на автономные системы обусловлена очевидными мощностными соображениями: если большое количество маршрутизаторов попытается вступить во взаимодействие, трафик превысит все мыслимые границы.

BGP специфицируется как сеанс связи между двумя узлами, а так как в сети будет параллельно выполняться много BGP -сеансов, один маршрутизатор может быть вовлечен в несколько таких сеансов. В ходе BGP -сеанса между одноранговыми узлами протокола BGP происходит обмен сообщениями по TCP-соединению.

Версия 4 протокола BGP значительно отличается от предыдущих реализаций BGP и фактически включает в себя два отдельных протокола:

• протокол EBGP (External Border Gateway Protocol), используемый для маршрутизации между автономными системами;
• протокол IBGP (Internal Border Gateway Protocol), используемый для маршрутизации внутри автономной системы.

Второе принципиальное отличие протокола BGP от OSPF и IS-IS заключается в том, что он относится не к категории протоколов маршрутизации по состоянию каналов, а к категории дистанционно-векторных протоколов.

Принцип вектора расстояния подразумевает выбор маршрута исходя из кратчайшего расстояния между системами, определяемого числом пересылок. Протоколы на основе вектора расстояния обычно учитывают только число пересылок (hops) в маршруте.

Кроме обычных параметров дистанционно-векторных протоколов в BGP используется дополнительный механизм, именуемый маршрутно-векторной маршрутизацией (path-vector routing). Это обусловлено тем, что ни маршрутизация с учетом состояния каналов, ни дистанционно-векторная маршрутизация в чистом виде для внешней маршрутизации не эффективны.